基于不同衬底的石墨烯对太赫兹波的吸收研究

摘要

太赫兹(THz)技术在近几十年发展十分迅速，作为一门受到许多领域关注的热点技术，其在通讯、安防、无损检测、高灵敏度传感器方面都具有巨大的应用潜力。越来越多的研究表明，热点材料石墨烯有着优异的光电特性，可以有效地调制 THz辐射，一些基于石墨烯的太赫兹器件相继被开发出来，这些器件表现出的优异特性证明石墨烯相比于传统材料更有优势。为更好地了解石墨烯在THz波段的吸收特性和电导特性，本文对石墨烯在THz波段的吸收和电导特性展开了一系列的研究。
　　本研究主要内容包括：⑴检测了7种不同衬底的单层石墨烯在THz波段的光谱，结果表明：不同材料的衬底对石墨烯在 THz波段的吸收特性有着非常大的影响，这为基于石墨烯的太赫兹器件研发时衬底的选材提供了参考。⑵研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、蓝宝石与高阻硅为衬底的多层石墨烯样品在不同强度光场影响下的THz光谱。结果表明：通过随机堆叠的多层石墨烯可以弥补单层石墨烯调制深度不足的问题；通过外加光场和衬底共同作用可以调节石墨烯对THz信号的吸收与加强，这表明石墨烯在THz波段拥有非常优异的应用潜力。⑶由于少数层的石墨烯肉眼不可见，这对石墨烯的应用造成了一定的困难。针对此问题，提出一种基于太赫兹时域光谱系统结合主成分分析-支持向量机模型(PCA-SVM)鉴别石墨烯层数的新方法。实验结果表明，模型对石墨烯层数鉴别的准确率达到100%，PCA-SVM模型可以很好的鉴别石墨烯样品的层数。

目录

声明

第一章 绪论

§1.1 太赫兹技术及其应用简介

§1.2 石墨烯介绍

§1.3 石墨烯在THz波段的应用现状

§1.4 本论文的主要研究内容

第二章 石墨烯在THz频段的相关吸收理论

§2.1 半导体的光吸收

§2.2 半导体发光

§2.3 本章小结

第三章 石墨烯的获取及其THz光谱的采集

§3.1 石墨烯的制取

§3.2 THz光谱的采集装置

§3.3 THz光谱的提取

§3.4 本章小结

第四章 不同衬底的单层石墨烯在THz波段的吸收

§4.1 时域与频域谱

§4.2 吸收特性分析

§4.3 本章小结

第五章 随机堆叠多层石墨烯在THz波段的吸收特性

§5.1 时域光谱分析

§5.2 频域光谱分析

§5.3 电导特性分析

§5.4 本章小结

第六章 基于THz-TDS的PCA-SVM模型鉴别石墨烯层数

§6.1 主成分分析与支持向量机

§6.2 PCA-SVM模型的建立及测试

§6.3 本章小结

第七章 总结与展望

§7.1 主要研究工作和结论

§7.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果